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尾礦庫安全在線監(jiān)測系統(tǒng)防雷與接地技術(shù)研究

文檔作者：金凱明馬玉濤文檔來源： 1．北京礦冶研究總院 2．金屬礦山智能開采技術(shù)北京市重點實驗室		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年11月04日
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第67卷增刊 有 色 金 屬(礦山部分) 2015年8月
尾礦庫安全在線監(jiān)測系統(tǒng)防雷與接地技術(shù)研究
金凱明 ，馬玉濤
(1．北京礦冶研究總院，北京100160；2．金屬礦山智能開采技術(shù)北京市重點實驗室，北京102628)
摘要：就尾礦庫安全在線監(jiān)測系統(tǒng)防雷措施進(jìn)行了闡述，歸納了尾礦庫安全在線監(jiān)測系統(tǒng)防雷與接地技術(shù)
的主要措施，并結(jié)合分析了江西德興4 尾礦庫的工程實例，結(jié)合安全在線監(jiān)測系統(tǒng)中采用的防雷和接地措施提出
了定制化的設(shè)計方案，最后通過總結(jié)工程實例的設(shè)計思路，提出了防雷和接地技術(shù)設(shè)計的基本原則。
關(guān)鍵詞：尾礦庫；在線監(jiān)測；防雷
中圖分類號：TD76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：167l一4172(2015)SO一0076—03
Study on lightning protection and grounding technology for
safety online monitoring system of tailings pond
J1N Kaiming ，MA Yutao 。
(1．Beijing General Research Institute of Mining&amp;amp; Metallurgy，Beijing 100160，China；
2．Beijing Key Laboratory of Nonferrous Intelligent Mining Technology，Beijing 102628，China)
Abstract：This paper describes the lightning protection measures for safety online monitoring system of tailings
pond，and summarizes the main measures based on the analysis of the project of 4 tailings pond in Dexing Mine，
combined with the lightning protection and grounding measures used in the safety online monitoring system，this
paper puts forward a customized design scheme，basic principle of the lightning protection and grounding design is
proposed on the design idea of the engineering project．
Key words：tailings pond；online monitoring；lightning protection
我國是礦業(yè)大國，尾礦庫數(shù)量多達(dá)一萬兩千
多座，這些尾礦庫大多建立在山區(qū)。這些地區(qū)受
地形、地勢影響，雷電活動頻繁，雷電災(zāi)害也經(jīng)常
發(fā)生。尾礦庫安全在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用了大量集成
電子設(shè)備，很容易受到雷電入侵造成設(shè)備損壞，甚
至嚴(yán)重的雷電災(zāi)害會造成整個在線監(jiān)測系統(tǒng)癱
瘓，因此防雷措施是尾礦在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的重
點，有效的防雷措施為尾礦庫安全在線監(jiān)測系統(tǒng)
健康運行保駕護(hù)航。
1 尾礦庫安全在線監(jiān)測系統(tǒng)防雷與接
地技術(shù)現(xiàn)狀
目前我國在防雷接地技術(shù)方面的研究處于起
步晚、進(jìn)步快的進(jìn)程，由我國頒布的“GB 50343—
2010建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范”等重要
基金項目：國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)項目(2011AA060405)
作者簡介：金凱明(1987～)，男，助理工程師，工程管理專業(yè)，主要研
究方向為數(shù)字礦山。
防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)直接對國家防雷接地技術(shù)行業(yè)做出
了系統(tǒng)明確的指導(dǎo) 。最先由于國內(nèi)通訊產(chǎn)業(yè)
的迅速崛起，同時感應(yīng)雷對若干公共重要場合的
破壞造成的巨大破壞，引起人們的重視，所以電子
設(shè)備防雷接地成為現(xiàn)在防雷接地技術(shù)研究的一個
重點，近年來我國逐漸加大投入工程中防雷接地
技術(shù)的資金，目前在國內(nèi)對于雷電電磁脈沖的研
究有很多，針對大量的雷電保護(hù)實驗所得數(shù)據(jù)，最
終可總結(jié)為電與磁的綜合測量、雷電定位、浪涌保
護(hù)器的檢測等技術(shù)n ]，同時，對于尾礦庫礦山領(lǐng)
域中防雷接地工程具體實施也要不斷的實地深入
探索，才能避免重大的事故和生命財產(chǎn)損失。因
此，針對尾礦庫安全在線監(jiān)測系統(tǒng)的防雷接地技
術(shù)的研究刻不容緩，要對整個系統(tǒng)工程做出全盤
考慮，針對在線監(jiān)測設(shè)備采用內(nèi)外防雷相互補(bǔ)充，
形成有機(jī)整體的多層次防雷體系。最終如何有
效、安全地保證尾礦庫在線監(jiān)測系統(tǒng)的長期可靠
性是目前需要持續(xù)解決的問題。
增刊 金凱明等：尾礦庫安全在線監(jiān)測系統(tǒng)防雷與接地技術(shù)研究 77
2 尾礦庫安全在線監(jiān)測系統(tǒng)防雷與接
地技術(shù)的主要措施
系統(tǒng)防雷設(shè)計以防雷、防浪涌基本技術(shù)為基礎(chǔ)，
采用整體設(shè)計、分級防護(hù)原則進(jìn)行設(shè)計，從電源防
護(hù)、設(shè)備防護(hù)、直擊雷防護(hù)、接地網(wǎng)建設(shè)、等電位連
接、線路防雷等全方位整體考慮系統(tǒng)的防雷、防浪涌
方案。采用分級防護(hù)措施，保證雷電及高電涌安全
泄放或屏蔽。
尾礦庫安全在線監(jiān)測系統(tǒng)的防雷保護(hù)措施主要
包含外部防雷和內(nèi)部防雷兩部分，它們相互補(bǔ)充，形
成有機(jī)整體的多層次防雷體系。尾礦庫安全在線監(jiān)
測系統(tǒng)防雷保護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。
圖1 尾礦庫安全在線監(jiān)測系統(tǒng)
防雷保護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖
Fig．1 The structural diagram of the lightning
protection measures for safety online
monitoring system of tailings pond
2．1 外部防雷
外部防雷措施由接閃器(避雷針、避雷線等)、下
引線、接地網(wǎng)組成，在在線監(jiān)測設(shè)備、監(jiān)測機(jī)房及調(diào)
度中心安裝接閃器，引導(dǎo)雷電通過下引線快速傳送
給接地網(wǎng)，從而將雷電引入地下[5一 。尾礦庫現(xiàn)場
監(jiān)測設(shè)備、監(jiān)測機(jī)房以及調(diào)度中心應(yīng)在接閃器保護(hù)
范圍內(nèi)，從而得到有效保護(hù)。接閃器的保護(hù)范圍可
以參照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行計算確定，現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備處防
雷接地采用埋設(shè)接地體的方式，接地體采用50 x
50×5的鍍鋅角鋼，長度不小于2．5 m，垂直打人地
下口 ]。接地體鍍鋅角鐵用厚度不小于4 mm的鍍
鋅扁鐵連接，接地數(shù)量依據(jù)實測接地電阻確定，接地
電阻要小于4 n，監(jiān)測機(jī)房及調(diào)度中心接地網(wǎng)應(yīng)獨
立設(shè)置，也可連接庫區(qū)接地網(wǎng)組成整體接地網(wǎng)，降低
接地電阻。
2．2 內(nèi)部防雷
內(nèi)部防雷措施以接地網(wǎng)為依托基礎(chǔ)，配置多級
防浪涌模塊、信號防雷模塊和供電通信線路防雷屏
蔽保護(hù)措施，全方位綜合考慮防雷方案 ]。內(nèi)部防
雷措施關(guān)鍵在于確保系統(tǒng)防雷接地網(wǎng)滿足規(guī)范要
求，按照防護(hù)等級配置多級電源防浪涌保護(hù)器和其
它信號防雷模塊，電源線纜的PE要接入接地網(wǎng)，形
成系統(tǒng)線路等電位，架空光纜接入設(shè)備基站箱前，應(yīng)
將鋼芯剪斷并接入接地網(wǎng)，起到防雷屏蔽作用 ]。
3 尾礦庫安全在線監(jiān)測系統(tǒng)中防雷接
地設(shè)計實例
江西德興4 尾礦庫防雷接地設(shè)計內(nèi)容主要包
括各監(jiān)測點獨立接地網(wǎng)、庫區(qū)整體接地環(huán)網(wǎng)(通信線
路防雷)、SPD模塊的配置及等電位連接等。
1)獨立接地網(wǎng)
江西德興4 尾礦庫接地設(shè)計總體思路是在各
設(shè)備安裝點集中建設(shè)獨立接地網(wǎng)，同時利用通信和
供電線路中的光纜吊線、PE線將獨立接地網(wǎng)相互
連接，形成庫區(qū)接地等電位，從而大大提高接地穩(wěn)
定性。
2)庫區(qū)接地環(huán)網(wǎng)
布設(shè)在壩體兩側(cè)設(shè)備采用增加降阻劑、用石墨
電極或離子電極替代熱鍍鋅角鋼等方式降阻外，還
可利用光纜架設(shè)的吊線和電纜線的PE線的接地連
接，實現(xiàn)各個獨立的接地網(wǎng)等電位連接。同時通過
壩頂接地帶將壩體兩側(cè)的設(shè)備接地網(wǎng)等電位連接
后，整個壩體兩側(cè)、值班室、壩頂?shù)乃性O(shè)備的獨立
接地網(wǎng)都已經(jīng)形成等電位，使之組成一閉合庫區(qū)接
地環(huán)網(wǎng)，大大提高系統(tǒng)接地穩(wěn)定性。
3)浪涌保護(hù)器(SPD)配置
對于本尾礦庫所有配電箱電源接入點加裝
SPD浪涌保護(hù)器，值班室、綜合分站電源接入點加
裝避雷箱。值班室供電系統(tǒng)采用三級防護(hù)，即值班
室入戶電源加裝一級SPD浪涌保護(hù)器，在UPS供
電前端加裝二級SPD浪涌保護(hù)器，用電設(shè)備之前加
裝三級SPD浪涌保護(hù)器，如圖2所示。
4)等電位連接
值班室內(nèi)設(shè)置接地等電位連接箱與主地網(wǎng)連
接，所有電氣設(shè)備通過等電位連接箱接地。室外設(shè)
備基站和配電箱內(nèi)設(shè)置匯流排，所有設(shè)備通過匯流
排接地。前述的接地環(huán)網(wǎng)設(shè)計形成接地等電位，保
證庫區(qū)所有接地點等電位。
5)施工要求
防雷設(shè)計方案是否能達(dá)到防護(hù)要求，關(guān)鍵在于
現(xiàn)場能否按規(guī)范施工，達(dá)到設(shè)計目的，所以，現(xiàn)場施
78 有 色 金 屬(礦山部分) 第67卷
第一級保護(hù) 第二級保護(hù) 第三級保護(hù)
— — — J1
L1
． — —
’m L2 日L
。^^^ L3 電L3 I 沒備處
N 一
一1 支V I = l l ＼ ，，-一，，．
PE I 一 線PE 1]_一I l ／ 一
I1 l SPD-3
SPD—2 UPS
UPS前端
rD —l
防雷配電箱
圖2 電源三級防護(hù)示意圖
Fig．2 The schematic diagram of the three-level protection power
工要遵守施工標(biāo)準(zhǔn)“99D501—1—2O03防雷與接地安
裝”的要求進(jìn)行施工。
4 結(jié)論
尾礦庫安全在線監(jiān)測系統(tǒng)在礦山領(lǐng)域廣泛應(yīng)
用，但由于現(xiàn)場防雷措施并不完善，同時尾礦庫安全
在線監(jiān)測系統(tǒng)主要是由一些高精密的電子集成設(shè)備
組成，并分散安裝在尾礦庫各主要部位，這就使得安
全在線監(jiān)測設(shè)備成為了雷擊的主要目標(biāo)，從而對在
線監(jiān)測設(shè)備造成極大的損壞，甚至導(dǎo)致整個系統(tǒng)的
運作癱瘓，因此應(yīng)當(dāng)特別予以重視。
尾礦庫安全在線監(jiān)測系統(tǒng)防雷與接地設(shè)計的基
本原則如下：I)針對整體保護(hù)，確保做好綜合立體防
護(hù)；規(guī)范定義安全在線監(jiān)測設(shè)備的防雷等級，按防護(hù)
等級配置電源的三級浪涌保護(hù)模塊和其它數(shù)據(jù)信號
防浪涌保護(hù)模塊；2)針對機(jī)房與監(jiān)測設(shè)備，確保各個
接地點滿足防雷設(shè)計安全的規(guī)范要求；3)針對安全
在線監(jiān)測系統(tǒng)線路，確保通信和電源線路二者與主
接地網(wǎng)形成整體線路等電位；4)整體遵循外部防雷
與內(nèi)部防雷相互補(bǔ)充，形成有機(jī)整體的多層次防雷
體系 1 。。。
參 考 文 獻(xiàn)
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